混凝土的水化懸浮相變微小顆粒分析顯微鏡
相變導(dǎo)熱流體強(qiáng)化傳熱原因分析
相變材料微膠囊懸浮液在相變溫度區(qū)間內(nèi)具有比水更高的傳熱
能力，其原因包含以下三個方面。
(1)微膠囊中所包含的芯材在外界環(huán)境溫度達(dá)到相變溫度后發(fā)
生固一液相變，在此過程中會吸收大量的熱量，從而使相變材料微
膠囊懸浮液在相變溫度區(qū)間內(nèi)比相同質(zhì)量的水吸收更多的熱量，表
現(xiàn)為在此溫度范圍內(nèi)具有更高的平均比熱，使懸浮液在相變溫度區(qū)
間內(nèi)具有更高的導(dǎo)熱能力。
(2)在相變材料微膠囊懸浮顆粒作用下，液體中較熱的部分和
較冷的部分通過微循環(huán)流動使溫度趨于均勻，即懸浮顆粒的微對流
效應(yīng)。微小顆粒在液態(tài)體系中的微對流效應(yīng)強(qiáng)化了懸浮液的導(dǎo)熱性
能，使相變材料微膠囊懸浮液的平均流動傳熱系數(shù)高于水，從而能
夠有效降低通道壁面的溫度。
(3)懸浮的相變材料微膠囊微小顆粒的橫向運(yùn)動能夠破壞貼近
壁面處的層流子層，相當(dāng)于降低了隔熱層的厚度，能夠有效地降低
管道壁面的溫度，進(jìn)而增強(qiáng)懸浮液的導(dǎo)熱性能。
通過以上分析可知，相變材料微膠囊懸浮液強(qiáng)化傳熱的原因是
多方面的，主要與PCM發(fā)生固一液相變吸熱相關(guān)，同時還與相變材
料微膠囊顆粒的微對流效應(yīng)及其橫向運(yùn)動相關(guān)，這三方面共同作用
，均有利于提高相變材料微膠囊的傳熱能力。
相變導(dǎo)熱流體降低混凝土的水化熱溫升的效果
相變導(dǎo)熱流體在相變溫度區(qū)間具有比水更高的比熱。所以，在
混凝土澆筑后的溫升范圍與相變導(dǎo)熱流體的相變溫度區(qū)間一致的前
提下，在冷卻液的升溫幅度相同時，相變導(dǎo)熱流體會比水吸收更多
的熱量，這可使混凝土的內(nèi)部溫升得到更大幅度的降低，取得更好
的溫控效果；如果在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部獲得相同的降溫效果，
即在冷卻液吸收的水泥水化熱相同時，相變導(dǎo)熱流體的溫升幅度會
低于水。這樣在兩種冷卻介質(zhì)的出口溫度相同時，相變導(dǎo)熱流體的
人口溫度會高于水，從而使混凝土基體與冷卻介質(zhì)之間的溫差變小
，有效降低冷卻管壁與混凝土基體之間的局部溫度梯度，進(jìn)而有效
避免局部溫度微裂縫的產(chǎn)生，更好地提高結(jié)構(gòu)的耐久性。所以合理
地使用相變導(dǎo)熱流體作為冷卻劑來降低大體積混凝土的水化熱溫升
，有望在降低混凝土內(nèi)部溫度峰值的同時，降低混凝土基體內(nèi)部的
溫度梯度峰值，取得更為理想的降溫效果。
通過試驗和計算的方法來探討相變導(dǎo)熱流體作為冷卻液對混凝
土水化熱溫升的降低效果，以及在降溫過程中對基體內(nèi)部不同部位
溫度梯度的影響；通過在設(shè)有冷卻液循環(huán)裝置的保溫試模中澆筑混
凝土，在兩種冷卻液相同使用條件下，測量混凝土塊體不同位置的
溫度，對比水和相變導(dǎo)熱流體的降溫效果，并分析試件內(nèi)部的溫差
和溫度梯度；通過對不同冷卻液吸收熱量及對混凝土降溫效果的計
算，深入探討相變導(dǎo)熱流體的降溫優(yōu)勢、使用條件和注意事項，為
實(shí)現(xiàn)相變導(dǎo)熱流體在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供相應(yīng)的技術(shù)支持。
